微生物培养基

培养基（medium，复数为media，或culture media）是人工配制的用于微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。培养基的配制应遵循若干原则。由于各种微生物所需的营养物质常有所不同，故培养基的种类很多，据估计目前约有数千种。这些培养基可以根据不同的使用目的、营养物质的不同来源以及培养基的物理状态等分成若干类型以适应科研、生产的需要。

（一）培养基配制应遵循的原则

培养基的配制应遵循以下几个原则：① 根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基。② 注意各种营养物质的浓度，保持合适的渗透压或aw；同时控制不同营养物质的合适配比。③ 将培养基的pH值控制在适宜的范围之内，以利于不同类型微生物的生长繁殖或代谢产物的积累。在实践中，针对某些微生物在生长过程中产酸性或碱性代谢产物较多的情况，在配制培养基时常添加一些缓冲剂或不溶性的碳酸盐，以维持培养基pH的相对稳定；常用的缓冲剂是K2HPO4与KH2PO4组成的混合物或Ca CO3。 ④ 培养基应无菌。故在培养基配制后应彻底杀死培养基中的杂菌。 ⑤ 遵循经济节约、用之不竭的原则。在所选培养基成分能满足微生物培养要求的前提下，尽可能选用价格低廉、资源丰富的材料作培养基成分。

（二）培养基的类型

培养基种类很多，可根据构成培养基的成分、物理状态、用途将培养基分成若干类型。

1.合成、半合成与天然培养基

根据构成培养基的化学成分的了解程度，可将培养基分成合成培养基、半合成培养基和天然培养基三大类。

（1）合成培养基（synthetic media） 合成培养基又称组合培养基（chemical defined media）。它是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。例如用于分离培养放线菌的高氏1号培养基，其组成成分均为明确已知的化学成分。

（2）半合成培养基（semi-synthetic media） 半合成培养基又称为半组合培养基（semi-defined media）。它是指一类主要用已知化学成分的试剂配制，同时又添加某些未知成分的天然物质制备而成的培养基。如一般用于培养霉菌的马铃薯蔗糖培养基就属于半合成培养基。

（3）天然培养基（complex media，undefined media） 天然培养基是指用化学成分并不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物质配制而成的培养基。常用的有机物有牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、豆芽汁、玉米粉、麸皮、牛奶、血清等。如实验室常用于培养细菌的牛肉膏蛋白胨培养基、培养酵母菌的麦芽汁培养基等就属于此类培养基。

2.液体、固体与半固体培养基

培养基还可根据其物理状态分成液体培养基、固体培养基与半固体培养基等类型。

（1）液体培养基（liquid medium） 液体培养基指呈液体状态的培养基。无论在实验室还是生产实践中，液体培养基被广泛应用。尤其是工业生产上，液体培养基被用于培养微生物细胞或获得代谢产物等。

（2）固体培养基（solid medium） 固体培养基即指呈固化状态的培养基。根据固态性状，又可分为以下几种类型：

① 可逆固化培养基（solidified medium） 是指一般实验室最常用的固体培养基。是由液体培养基中加入在一定的高温条件下融化、而在较低的特定温度下凝固的热可逆凝固剂（gel-ling agent）配制而成。琼脂是最为优良与应用最为广泛的凝固剂，通常加入1％ ～2％的琼脂（agar）配制固体培养基。明胶曾被广泛使用，但由于明胶的理化特性远逊于琼脂，现已很少用作培养基凝固剂，除非在检验某些微生物分解蛋白质的生理生化特性等特殊实验时加入5％～12％明胶（gelatin）作凝固剂。琼脂与明胶的融化与凝固温度等理化特性比较见表4-5。近年也有用微生物多糖结冷胶作为固体培养基凝固剂的报道。

表4-5 琼脂与明胶的生物、理化性能比较

② 不可逆固体培养基 这类培养基一旦凝固就不能再被融化，故称之为不可逆固体培养基。如医药微生物分离培养中常用的血清培养基及用于化能自养细菌的分离、纯化与培养的硅胶（silica gel）培养基等。

③ 天然固体培养基 天然固体培养基指由天然固态营养基质制备而成的固体培养基。常用的天然固态营养基质有麦麸、米糠、木屑、植物秸秆纤维粉、马铃薯片、胡萝卜条、大豆、大米、麦粒等。如固体发酵生产纤维素酶常用麦麸为主要原料的天然固体培养基，又如食用菌生产常用植物秸秆纤维粉为主要原料的天然固体培养基。

（3）半固体培养基（semi-solid medium） 半固体培养基是指在液体培养基中加入少量凝固剂而制成的坚硬度较低的固体培养基。一般常用的琼脂浓度为0.2％ ～0.7％ 。这种培养基常分装于试管中灭菌后用于穿刺接种观察被培养微生物的运动性、趋化性研究、厌氧菌培养、菌种保藏等。

3.完全、加富、选择、鉴别与基本培养基

根据培养基的用途，又可将培养基分成以下5种类型。

（1）完全培养基（complete medium） 含有微生物生长繁殖所需基本营养成分的培养基称为完全培养基，也称基础培养基。牛肉膏蛋白胨培养基就是基础与应用研究中常用的基础培养基。在基础培养基中加入某些特殊需要的营养成分，还可构成不同用途的其他培养基，以达到更有利于某些微生物生长繁殖的目的。

（2）加富培养基（enrichment medium） 加富培养基指在基础培养基中加入某些特殊需要的营养成分配制而成的营养更为丰富的培养基。加富培养基一般用于培养对营养要求比较苛刻的微生物。在研究致病微生物时常采用加富培养基。如培养某些致病菌常需要在基础培养基中加入血液、血清或动物与植物的组织液等。在含有多种微生物的样品中分离某种微生物时，常需要根据欲分离的微生物的营养嗜好，在基础培养基中添加特定的营养成分，使更加有利于欲分离的目标微生物的生长繁殖。如用液体培养基培养，可使微生物群体中欲要分离的目标微生物随培养时间的延长在数量上逐步占据优势，以利于下一步分离；如用固体平板加富培养基培养，可使微生物群体中欲要分离的微生物较早形成菌落。

（3）选择性培养基（selective medium） 用于从混杂的微生物群落中选择性地分离某种或某类微生物而配制的培养基称为选择性培养基。选择性培养基配制时可根据不同的用途选择特殊的营养成分或添加特定的抑制剂，以达到分离特定微生物的目的。

在实践中有两种方式，一种是正选择，另一种是反选择。所谓正选择是添加某种特定成分为培养基主要或唯一的营养物，以分离能利用该种营养物的微生物。如从混杂的微生物群落中选择性地分离能利用纤维素的微生物时，则把纤维素作为选择培养基的唯一碳源，把含多种微生物的待分离样品涂布于此种培养基上，凡能在该培养基上生长繁殖的微生物即为能利用纤维素的微生物。

反选择是在培养基中加入某种或某些微生物生长抑制剂，以抑制所不希望出现的微生物，从而从混杂的微生物群体中分离不被抑制和所需要的目标微生物。如在选择培养基中加入青霉素、链霉素以抑制细菌，从而分离霉菌与酵母菌；在选择培养基中加入一定量10％的酚试剂以抑制细菌与霉菌，分离放线菌；在基因工程中，也常用加入抗生素的选择培养基来筛选带有抗生素标记基因的基因工程菌株或转化子。

（4）鉴别培养基（differential medium） 用于鉴别不同微生物类型微生物的培养基称为鉴别培养基。鉴别培养基主要用于微生物的分类鉴定和分离或筛选产生某种或某些代谢产物的微生物菌株。如要了解某种微生物利用葡萄糖时是否产酸，就在葡萄糖为唯一碳源的培养基中加入一定量的1％溴麝香草酚蓝酒精溶液。溴麝香草酚蓝是一种在pH6.8左右时呈浅草青色，pH低于6.6时变黄，pH高于7.0时变蓝的指示剂。当培养的细菌能利用葡萄糖产酸，则使培养基呈酸性而变黄色，从而使利用葡萄糖产酸这一生理生化特性得以被鉴定。

（5）基本培养基（minimum media） 相对于完全或基础培养基而言，它是指野生型（wild type）微生物在其上能生长，而营养缺陷型（auxotroph）微生物不能生长的培养基。这类培养基一般是合成培养基，主要用于营养缺陷型突变体的筛选。

实际上，在微生物学研究与应用实践中，还常配制一些结合两种甚至多种功能与类型的综合性培养基。可见，上述各种分类是相对的。